Integrale Charakterisierung und Modellierung von duktilem Stahl unter dynamischen Lasten

Um eine durchgängige Werkstoffcharakterisierung und Modellierung, insbesondere im hochdynamischen Anwendungsbereich, zu sichern, ist es unerläßlich, auch bei hohen Dehnraten Werkstoffkennwerte zu ermitteln. Stellt man jedoch die gängigen Meßverfahren (Universalprüfmaschine, SPHB usw.) mit ihrem entsprechenden Meßbereich den hier herrschenden Dehnraten gegenüber, so zeigt es sich, daß diese standardisierten Meßtechniken den prozeßrelevanten Dehnratenbereich (z. B. Hochgeschwindigkeitszerspanung, ballistischer Schutz usw.) nicht abdecken können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden deshalb in Form eines integralen Ansatzes Ergebnisse verschiedener experimenteller Methoden untereinander und mit Ergebnissen aus numerischen Simulationen für einen weiten Bereich von Belastungszuständen und Dehnraten miteinander verknüpft, da nur so eine durchgängige Materialcharakterisierung und -modellierung möglich ist. Das Thema dieser Arbeit war dabei vor allem die Entwicklung und Anwendung einer substantiell verbesserten Vorgehensweise zur Charakterisierung und Modellierung von Materialien in einem weiten Bereich an Verformungsgeschwindigkeiten (ausgehend von quasistatischer Belastung, über das Werkstoffverhalten bei crashrelevanten Dehnraten im Bereich der Automobilindustrie bis hin zu höchsten Dehnraten, wie sie z. B. bei Hochgeschwindigkeits-zerspanprozessen und Impaktvorgängen auftreten) am Beispiel von 35NiCrMoV109 Stahl. Die entwickelte Methodik ist von allgemeiner Bedeutung für viele Anwendungsbereiche (z. B. verbesserte Auslegung von Schutzstrukturen, Optimierung von Fertigungsprozessen usw.) und läßt sich unmittelbar auf andere duktile Metalle anwenden.